Побудова моделі системи автоматичного керування триємнісним об’єктом та оптимізація настройок регулятора

Тривалість роботи – 4 год.

Мета лабораторної роботи: вивчити методи розрахунку оптимальних настройок регулятора та виконати їх порівняльний аналіз.

ЗАВДАННЯ ДО ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ

1. Зняти криві розгону триємнісного об’єкта (три послідовно з’єднані аперіодичні ланки І порядку) окремо за каналами керування та обох збурень і визначити параметри об’єкта (, , ) за цими трьома каналами.

2. Створити систему автоматичного регулювання (САР) за відхиленням та порівняти перехідні процеси з настройками регулятора, що розраховані за різними методами.

ПОРЯДОК І МЕТОДИКА ВИКОНАННЯ РОБОТИ

Зобразити на екрані дисплея структурну схему, наведену на рис. 1.

Рис.1. Структурна схема системи автоматичного регулювання

 

Параметри об’єкта (коефіцієнти передачі К_і і сталі часу Т_і) встановити згідно з варіантом:

№ варіанту	1-ша ланка	2-га ланка	3-тя ланка
К1	Т1	К2	Т2	К3	Т3
			0,7		1,5
	1,5				1,5
	2,5		1,5		1,5
		7,5	2,5	12,5
	1,6
			0,5		1,3
	2,6		1,5
	1,8				2,3
			2,1		0,5
	2,3		0,3		1,2
	2,6		2,3		1,2
	3,1		1,2
	2,9		0,8		1,4
	2,3		1,3		1,5
	1,9		0,9		1,3
	1.9		2,4		1.5
	2.2	7.5	2.4		1.8
	2.8		1,1		1,4
	2,0		1,7		2.8
	1,4

 

1. Зняти криву розгону об’єкта за каналом керування. Для цього встановити параметри настроювання ПІ-регулятора (; ), відключити зворотній зв'язок () та подавати послідовно ступінчасте збурення (Final value = 10) на об’єкт встановивши: . Отримати криву розгону і побудувати отриманий графік в протоколі;

Визначити параметри об’єкта (, , ) на отриманій кривій розгону.

 

2. Розрахувати оптимальні настройки для П та ПІ регуляторів за формулами табл.1 для трьох видів типових перехідних процесів: аперіодичного, з 20% перерегулюванням та мінімальним інтегральним критерієм. Дослідити САР за відхиленням (, бригади) без впливу збурень () та при умові дії двох збурень (). Отримані перехідні процеси (12шт.) занести до протоколу і зробити висновки щодо їх виду та якості. Також записати значення інтегрального критерію для кожного випадку (І=).

 

3. Визначити оптимальні настройки для П та ПІ регулятора методом незатухаючих коливань. Для цього відключити інтегральну складову регулятора та шляхом послідовного збільшення з одночасною подачею стрибкоподібного сигналу завдання, що відповідає № бригади, вивести систему на границю стійкості. Зафіксувати значення критичного коефіцієнта підсилення регулятора та періоду критичних коливань в системі .

По значенням та розраховуються параметри настройки регулятора.

П-регулятор:

ПІ-регулятор: ,

Побудувати отримані перехідні процеси в протоколі і зробити висновки щодо їх виду та якості.

 

3. Зробити висновки, щодо доцільності, необхідності і відмінності застосування методів розрахунку настройок регуляторів, а також навести їх порівняльний аналіз.

 

 

Контрольні запитання

1. Як отримати криву розгону об’єкта? Які динамічні властивості об’єкта можна визначити з кривої розгону?

2. Які переваги та недоліки роботи системи автоматичного регулювання з П- та ПІ регулятором?.

3. Які переваги та недоліки використання експериментальних та формульних методів розрахунку оптимальних настройок регулятора?

Таблиця 1.

Регулятор	Типовий перехідний процес
Аперіодичний	З 20%-м пере регулюванням	З мінімальним інтегральним критерієм
Статичні об’єкти
І
П
ПІ
ПІД
Астатичні об’єкти
П			-
ПІ
ПІД